PL 214449 B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 214449 (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: 384436 (22) Data zgłoszenia: 11.02.2008 (51) Int.Cl. B23Q 1/01 (2006.01) F16F 15/00 (2006.01) F16F 15/18 (2006.01) (54) Wibroizolator aktywny (43) Zgłoszenie ogłoszono: 17.08.2009 BUP 17/09 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 30.08.2013 WUP 08/13 (73) Uprawniony z patentu: AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA, Kraków, PL (72) Twórca(y) wynalazku: TADEUSZ UHL, Wieliczka, PL MARIUSZ GIERGIEL, Kraków, PL ANNA SAPIŃSKA-WCISŁO, Kraków, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Elżbieta Postołek
2 PL 214 449 B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest wibroizolator aktywny znajdujący zastosowanie jako podparcie sprężyste dla elementów drgających, zwłaszcza maszyn wibracyjnych z masami niewyważonymi dla zabezpieczenia podłoża przed niepożądanymi drganiami szczególnie w czasie ich rozruchu lub wybiegu. Do posadowienia maszyn wirnikowych, a także maszyn wibracyjnych z masami niewyważonymi, stanowiących źródło niepożądanych drgań przenoszonych na podłoże, stosuje się jako podparcie, elementy sprężyste w postaci sprężyn, które charakteryzuje stała częstotliwość drgań własnych, a więc stała sztywność. Znane z opisu patentowego nr PL 152 153 urządzenie do amortyzacji maszyn wirnikowych o długim czasie rozruchu lub wybiegu zawiera skomplikowany układ sprężyn oraz współpracujących z nim wahaczy i siłowników hydraulicznych służących do napinania sprężyn ze zmienną siłą. Zmiana wartości sił napinających sprężyny kompensujące układu powoduje zmianę sztywności całego urządzenia do amortyzacji, a zsynchronizowanie zmiany wartości tych sił ze zmianami prędkości obrotowej wirnika amortyzowanej maszyny powoduje, ominięcie strefy rezonansu urządzenia do amortyzacji, a tym samym zabezpieczenie maszyny przed uszkodzeniem, a także zabezpieczenie podłoża przed niepożądanymi drganiami. Znany jest również z opisu patentowego nr PL P-363 412 wibroizolator jako podparcie sprężyste elementów drgających maszyn wibracyjnych z masami niewyważonymi, który zawiera sprężyny zaopatrzone na końcach w elementy z materiału elektroizolacyjnego do mocowania sprężyn odpowiednio do podłoża i do elementu drgającego maszyny wibracyjnej. Sprężyny wykonane są z materiału elektroprzewodzącego o parametrach mechanicznych zmieniających się w zależności od temperatury i wyposażone są w styki elektryczne usytuowane w pobliżu ich elementów mocujących. Styki elektryczne sprężyn połączone są z blokiem zasilająco-sterującym, do którego podłączony jest również czujnik obrotów wału silnika napędzającego element drgający maszyny wibracyjnej. Wibroizolator, według wynalazku, zawierający elementy sprężyste osadzone pomiędzy elementem drgającym maszyny wibracyjnej a podłożem oraz blok zasilająco-sterujący z podłączonym czujnikiem obrotów wału silnika napędzającego element drgający maszyny wibracyjnej charakteryzuje się tym, że zawiera zespoły tłumiące, które są zamocowane na sprężynach i są połączone ze znanym blokiem zasilająco-sterującym, przy czym każdy zespół tłumiący utworzony jest z dwóch płytek piezoelektrycznych, które są umieszczone między oddzielnymi parami elektrod i są przymocowane do sprężyny symetrycznie względem jej dłuższej osi symetrii, korzystnie nierozłącznie, a elektrody połączone są ze znanym blokiem zasilająco-sterującym. Płytki piezoelektryczne wraz z elektrodami są przymocowane do sprężyn korzystnie za pomocą warstwy kleju. Wibroizolator aktywny, według wynalazku, cechuje prostota, a zastosowanie elementów piezoelektrycznych umożliwia uzyskanie korzystniejszych charakterystyk amplitudowo-częstotliwościowych układu podparcia maszyny wibracyjne, a tym samym znaczne ograniczenie wpływu szkodliwych dla otoczenia wibracji generowanych przez tę maszynę. Rozwiązanie, według wynalazku, przedstawione jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy wibroizolatora aktywnego, a fig. 2 - zespół tłumiący w powiększeniu. Wibroizolator, według wynalazku, zawiera elementy sprężyste w postaci sprężyn płaskich 1, które osadzone są w szynach 2 pomiędzy elementem drgającym 3 maszyny wibracyjnej a podłożem 4. Do sprężyn 1 przymocowane są zespoły tłumiące 5, które są połączone ze znanym blokiem zasilającosterującym 6, a do tego bloku 6 podłączony jest również czujnik obrotów 7 wału 8 silnika elektrycznego 9, napędzającego element drgający 3 maszyny wibracyjnej, przy czym na wale 8 silnika elektrycznego 9 zamocowana jest masa niewyważona 10. Każdy zespół tłumiący 5 utworzony jest z dwóch płytek piezoelektrycznych 11, które są umieszczone między oddzielnymi parami elektrod 12 i są wraz z nimi przymocowane do danej sprężyny 1 symetrycznie względem jej dłuższej osi symetrii, korzystnie za pomocą warstwy kleju 13. Elektrody 12 zespołów tłumiących 5 połączone są ze znanym blokiem zasilająco-sterującym 6. Działanie wibroizolatora, według wynalazku, jest następujące. Każda para elektrycznych elektrod 12 każdego zespołu tłumiącego 5 zasilana jest odpowiednio sygnałami przemiennego napięcia prostokątnego o regulowanej częstotliwości w zależności od prędkości kątowej wału 8 silnika elektrycznego 9
PL 214 449 B1 3 mierzonej za pomocą czujnika obrotów 7, a pozostającymi względem siebie w przeciwfazie. Płytki piezoelektryczne 11 danego zespołu tłumiącego 5 usytuowane między jego elektrodami 12 ulegają odpowiednio jedna wydłużeniu, a druga skróceniu w kierunku prostopadłym do kierunku linii wytwarzanego pola elektrycznego, powodując w konsekwencji wytłumienie amplitudy drgań całego układu sprężyn 1 wibroizolatora. Zastrzeżenia patentowe 1. Wibroizolator aktywny zawierający elementy sprężyste osadzone pomiędzy elementem drgającym maszyny wibracyjnej a podłożem oraz blok zasilająco-sterujący z podłączonym czujnikiem obrotów wału silnika napędzającego element drgający maszyny wibracyjnej, znamienny tym, że zawiera zespoły tłumiące (5), które są zamocowane na sprężynach (1) i są połączone ze znanym blokiem zasilająco-sterującym (6), przy czym każdy zespół tłumiący (5) utworzony jest z dwóch płytek piezoelektrycznych (11). które są umieszczone między oddzielnymi parami elektrod (12) i są przymocowane do sprężyny (1) symetrycznie względem dłuższej osi symetrii, korzystnie nierozłącznie, a elektrody (12) połączone są ze znanym blokiem zasilająco-sterującym (6). 2. Wibroizolator według zastrz. 1, znamienny tym, że płytki piezoelektryczne (11) wraz z elektrodami (12) są przymocowane do sprężyny (1) korzystnie za pomocą warstwy kleju (13).
4 PL 214 449 B1 Rysunki
PL 214 449 B1 5
6 PL 214 449 B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)